零件尺寸与尺寸公差集成变型设计方法

龚 京 忠 等 提 出 了一 种 基 于 功 构 变换 的产 品 模块
可 拓变 型设 计 方 法 。 在产 品变 型 设 计 建 模方 法方 面 ，齐 从 谦 和贾 伟 新 提 出了支 持 变 型 设 计 的 装
配模 型 —— “ 层 基 本 骨架 ”的建 模 理论 和方 法 。 顶 在基 于 事 物 特 性 表 的 产 品变 型 设 计 方 面 ，鲁 玉 军 等 Ｈ 等人 研 究 了基 于 事 物 特 性表 的产 品 变型 设 计
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的尺 寸变 型 ，而 没有 包含公差 的变 型 ，难 以实现 设 计 与制造 的集 成。因 此 ，本文 提 出一 种基 于参数 化 技 术的尺寸 与公 差集 成变型设 计方 法。根 据参数 化
在 实 际工 程 中 ，常 常 需 要 在 设 计 中 对 计算 结 果进 行圆整 ，为 此 ，设 ｒｕ ｄ） 圆整 函数 。例如 ， ｏ ｎ （为
匡
兵 ，肖礼 志 ，黄美 发 ，刘夫 云
ＫＵＡＮＧ ｎ ＸＩ Ｂｉｇ， ＡＯ ｉ ｈ， Ｌ． ｉＨＵＡＮＧ ｅ— Ｌ Ｕ Ｆ — ｕ ｚ Ｍ ｉａ， Ｉ ｕ ｙ ｎ ｆ
（ 桂林 电子科技大学 机 电工程学院 ，桂林 ５ １ ０ ） ４ ０ ４
摘
要 ：为 了解决 产品变型设计 中尺 寸公差设计问 题 ，提出了一 种基 于参数化技术的 零件 尺寸与尺 寸 公差集成变 型设计方法 。给 出了零件尺寸变型 设计的基本原 理和 方法。通过分析 传统公差的 设计方 式 ，将尺 寸公差随其作用 尺寸变化的情 况分为公差值不变 、公差精度等级不变 和公差 值按特定规 则变化三种 ，并 给出了在这三 种情况下尺寸公差 随其作用尺寸变化 的规律。给出
了零件 尺寸与公 差集成变 型设计 方法的 具体 步骤 。开发 了与Ｓ ｌＷｏ ｋ 集成 的零件尺 寸与 ｏｉ ｒｓ ｄ
公差集成变型设 计模块。最后 ，以减 速器输出轴为例 对所提方法和模 块进 行了验证。
关键 词 ： 变型设计 ；尺 寸 ；尺 寸公差 ；参数化技术
中图分类号 ：Ｔ Ｐ１ ４ 文献标识码 ：Ａ
和尺寸关 系，生成相似 的产品或零部件 的设计方法 。 变 型设计 方法 能够提 高设计 效率 ，降低产 品设计 成
本 ，保证产 品质 量 ，设 计 出满 足客 户个性 化需求 的 产品 ，是企业快速响应市场 需求的关键技 术之一 ” 。 当前 国 内对 变 型设 计 的研 究 成 果 主 要 有 以 下 几 个 方 面 ：在 基 于 模 块 化 技 术 的 变 型 设 计 方 面 ，
０ 引言
开 发新 产品 的速度和 成本是 影响制 造企 业快速 响应市 场需求 的重 要因素 ，而新 产品 的开发速 度很 大程度 上 由产 品设 计的速 度决定 。产 品变型设 计是 种根 据客户 需求 和概念设 计 ，确定定 制产 品设 计
一
尺 寸变 型设计 的基本 原理 ，给 出尺寸变 型设计 的原
参ｌ
匐 似
零件尺 寸与尺寸公差集成变型设计方法
Ｃｏｍ ｐｏｎｅｎ ｔ ｖａｒ ａｎｔ ｄｅｓｉ ｅ ｈｏｄ ｉ ｅｇｒ ｔ ｎ ｍ ｅｎｓ ｏｎ ａｎｄ ｄｉ ｅｎｓｉ ｉ ｇｎ ｍ ｔ ｎｔ ａ ｉ ｇ ｄｉ ｉ ｍ ｏｎａｌ ｏｌ ａｎｃｅ ｔ ｅｒ
零 件 尺 寸变 型设 计 就 是 根 据 零 件 的 关 键 参数 变 动 情 况 ，计 算 出零 件 其 他 的 所 有 结构 尺 寸 。要 实现 基 于参 数 化 的 变 型 设 计 ，需 要 对 零 件 的尺 寸
参数 进 行 分析 归类 。通 过 分析 ，将 零 件 的 尺 寸参 数 分 为 不变 参 数 、可 变 参数 和导 出参 数 三 类 。不 变 参 数 是 指 在 零 件 的 各种 变 型 中始 终 保 持 不变 的 参 数 ；可 变 参数 和导 出参 数 三 类 。 不变 参 数 是 指 在 零 件 的各 种 变 型 中始 终保 持 不 变 的 参 数 ；可 变 参 数 是 指 在 零 件 的 各 种 变 型 中 可 以 改变 的 参 数 ； 导 出参数 是 指 由其 他参数 计算 出来 的参 数 。
文 章编 号 ：１ ０ — １ ４ ２ １ ） （ ） ０ ３ ０ ９ ０ （ ０ １ ６下 一 １ — ４ ０ ３ ０
Ｄ ｉ １ ．９ ￣ Ｊ ｉｓ ． ０ ９ ０ ． ０ １ ６ 下 ） ３ ｏ ： ３ ６ｌ ． ｎ １ ０ － １ ４ ２ １ ． （ ． ３ ０ ／ ｓ ３
图 ２所示 的 某轴 类 零件 的 中间轴 段 ，其直 径 Ｄ： 与
收稿 日期：２ １— １ ２ ０１ ０— ２ 基金项 目：国家 自然科学基金资 助项 目（０ ６０ ２ ０ ６ ０ ３ ；广西重点实验 室主任基金项 目（８２ ０ ＿ ３ ＿ ） ５ ８ ５ ０ 、５ ８ ５０ ） ０ ４ ０ ６０ １Ｚ 作者简介：匡兵 （９ ２ １７ 一），男，湖南耒 阳人 ，副教授 ，硕 士 ，主要从事计算机辅助公差设计 、计算机辅 助设计和现 代 设计方法等方向的研究工作 。 第３ 卷 ３ 第５ 期 ２ １ — （ ） ［０ ］ ０ １ ６ 下 １ ３
技 术 。在 基 于参 数 化 的产 品变 型 设 计 方 面 ，刘 夫 云和 邓 小林 提 出 了基 于 尺寸 参 数 传 递 方法 的配 置 产 品尺寸参 数修 改与 变型设 计方 法 。 但是 ，上述 变型设 计的研 究都 只关注 几何模 型
如 图 １ 示 的联 轴器 零 件 ，共 有 ｌ 尺寸 参 所 ２个
理和方法 。分析传统公差的设计方式 ，给 出尺寸公差 随其作用尺寸变化的规 律。结合参数 化尺寸变型设计
方 法和尺 寸公 差随其 作用尺 寸变 化的方 法 ，给 出实
现零件尺寸 与公差 集成变 型设 计方法的具体步骤 。
参数信 息 ，通过 修改产 品变 型设计 主模 型的参数 值
１ 零件尺寸变型设计
数 ，可将 尺 寸 和 Ｒ归为 不变 参数 ，尺 寸 、Ｄ４
和 厶 归 为 可 变 参 数 ，其 他 参 数 都 归为 导 出参 数 。 这 样 ，对 于 联 轴 器 零 件 只 要 修 改 尺 寸 Ｄ 、Ｄ 和
，
就 可 以通 过导 出参 数与 可变参 数 函数关 系式计
算 出其他尺 寸 ，完成 零件 结构 的设计 。